MEMS用PZT—金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備與性能表征.pdf

1、PZT薄膜因其優(yōu)異的介電、鐵電和壓電性能,成為制備MEMS傳感器和驅(qū)動器的重要材料.以金屬(特別是賤金屬)作為PZT薄膜的基片,不僅降低了生產(chǎn)成本,而且能提高工作頻率、具有大應(yīng)變量、快速響應(yīng)和用于埋入式器件等優(yōu)點(diǎn).然而,由于金屬基片與PZT薄膜之間熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)存在差異,并且容易發(fā)生界面反應(yīng),對復(fù)合后PZT薄膜的性能有非常不利的影響.本文采用溶膠—凝膠法和快速熱處理工藝,選擇Ti、NiCr和Stainless Steel為基片,通

2、過引入過渡層,成功地制備了PZT薄膜—金屬復(fù)合結(jié)構(gòu).研究了PZT薄膜的厚度、PT過渡層晶化狀態(tài)和不同金屬基片對PZT/PT/metal電性能的影響.此外,還討論了LNO過渡層和不同金屬基片對PZT/LNO/metal電性能的影響.相比于PZT/PT/metal復(fù)合結(jié)構(gòu),PZT/LNO/metal復(fù)合結(jié)構(gòu)的介電和鐵電性能具有明顯的改善.綜合比較得出PZT/LNO/Ti具有較好的介電性能(1KHz時,ε=1000,tanδ=0.06),鐵電

3、性能(Es=270KV/cm時,Pr=56μC/cm<'2>,Ec=55KV/cm,)和較低的漏電流(E=50KV/cm時,J=9.4×10<'-8>A/cm).研究了不同鉛過量(10﹪,15﹪和20﹪)和厚度效應(yīng)對PZT/LNO/metal復(fù)合結(jié)構(gòu)電性能的影響.薄膜—金屬基片界面處聚集的過量鉛對薄膜的介電性能有較大的影響.此外,Pb過量所產(chǎn)生的釘扎現(xiàn)象對鐵電性能的影響也非常明顯.金屬基片上PZT薄膜的厚度效應(yīng)表明,薄膜—金屬基片界面層